JP4941353B2 - 可変作用角機構の異常判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、可変作用角機構の異常判定装置に関する。

内燃機関の吸気弁の作用角やリフト量を連続的に可変とする可変作用角機構が知られている。特開２００７−１７０３５７号公報には、次のようなエンジン用動弁装置が開示されている。この動弁装置では、モータの回転動作をコントロールシャフトの直線方向の動作に変換し、コントロールシャフトの直線方向の動作に応じてバルブリフト量を可変させる。そして、この動弁装置では、回転センサにより検出されたモータの回転位置に基づいて、バルブリフト量を認識する。この動弁装置において、電源が瞬断した際に、回転センサにより検出された回転角度が消失し、現在のバルブリフト量を見失う場合がある。その場合、バルブリフト量とバルブタイミングとの関係が不適切となり、エンジンの失火またはノッキングが発生するおそれがある。この問題を解決するため、この動弁装置においては、コントロールシャフトの位置に応じてオン／オフする第１接点および第２接点を設けている（同公報の図３および図４参照）。それらの第１接点および第２接点は、バルブリフト量とバルブタイミングとの関係において失火領域およびノック領域の何れにも入らないような領域においてのみ第１接点および第２接点が共にオン状態となるように配置されている（同公報の段落００４６）。そして、電源の瞬断のために、回転センサの検出回転角度が消失した場合には、第１接点および第２接点が共にオン状態となるような位置にコントロールシャフトを移動させることにより、失火およびノッキングを防止している（同公報の段落００５０）。

特開２００７−１７０３５７号公報 特開２００５−１８８４５０号公報 特開２０００−２８２９０１号公報 特開２００６−２５０１５０号公報

コントロールシャフトを動かすモータの回転量をセンサで検出することによってバルブ作用角を認識する可変作用角機構においては、実際のバルブ作用角がＥＣＵの指令値に一致していないと、エミッション等が悪化する場合がある。近年のＯＢＤ(On-Board Diagnostic)規制においては、僅かなエミッション悪化を生じるに過ぎない異常であっても、車両がその異常を自動的に診断可能とすることが要求されている。このため、可変作用角機構においては、実際のバルブ作用角と制御指令値との間に差異（ずれ）が生ずる異常が発生した場合に、そのことを正確に診断することが求められている。その診断を行うために、コントロールシャフトの位置検出センサを用いることが考えられる。

しかしながら、位置検出センサで検出されるコントロールシャフトの位置は、必ずしも正確ではない。その理由は、位置検出センサが取り付けられる部材（例えばヘッドカバー等）の寸法誤差や、位置検出センサの組み付け誤差、あるいはセンサ自体の出力特性のばらつきなどが存在するからである。このため、位置検出センサを用いて可変作用角機構の異常診断を行うに際し、バルブ作用角の僅かなずれを精度良く検知することが困難である。つまり、異常を正確に検出することが困難である。逆に、正常であるにもかかわらず、異常と誤判定するおそれもある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の可変作用角機構の異常を高精度に検出することのできる可変作用角機構の異常判定装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、可変作用角機構の異常判定装置であって、
制御軸と、該制御軸を動かすためのアクチュエータとを有し、前記制御軸を所定方向に動かした場合には内燃機関の気筒に設けられた弁の作用角を拡大させ、前記制御軸を前記所定方向と逆の方向に動かした場合には前記作用角を縮小させる可変作用角機構と、
前記アクチュエータの回転量を検出する回転量センサと、
前記制御軸の位置を検出する位置センサと、
前記制御軸が特定位置に来たことが前記位置センサにより検出されたタイミングで、前記回転量センサの出力値を特定位置センサ値として読み込む読み込み手段と、
前記特定位置センサ値を学習し、学習値を取得する学習手段と、
を備え、
前記学習手段は、前記学習値の適切性を判定する学習値判定手段を含むことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記学習値判定手段は、前記学習値と、前記読み込み手段により新たに読み込まれた特定位置センサ値との偏差を、所定の全設計公差幅と比較することにより、前記学習値の適切性を判定することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記学習手段は、前記学習値判定手段により学習値が異常値であると判定された場合に学習値を修正する学習値修正手段を含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記学習手段は、前記学習値判定手段により学習値が異常値であると判定された場合に、当該学習値を、前記全設計公差幅の分だけ、前記新たに読み込まれた特定位置センサ値側にシフトした値を、修正後の学習値とする学習値修正手段を含むことを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記学習手段は、前記位置センサが取り外された履歴があるか否かを判定する組み替え判定手段を含むことを特徴とする。

また、第６の発明は、第５の発明において、
前記組み替え判定手段は、前記学習値と、前記読み込み手段により新たに読み込まれた特定位置センサ値との偏差が、所定の全設計公差幅より小さく、且つ、前記全設計公差幅より小さい所定の組み替え判定値より大きい場合に、前記位置センサが取り外された履歴があると判定することを特徴とする。

また、第７の発明は、第６の発明において、
前記位置センサが取り外された履歴があると判定された場合には、前記学習手段は、前記特定位置センサ値を再学習することを特徴とする。

また、第８の発明は、第１乃至第７の発明の何れかにおいて、
前記学習手段は、前記学習値が正常であると判定された場合には、当該学習値と、前記読み込み手段により新たに読み込まれた特定位置センサ値とを平均化処理した値を新たな学習値とする平均化手段を含むことを特徴とする。

また、第９の発明は、第１乃至第８の発明の何れかにおいて、
前記回転量センサは、前記アクチュエータの回転量に応じて連続的に変化する出力を発し、
前記位置センサは、前記制御軸が特定位置に来たときに出力を発し、
前記読み込み手段は、前記位置センサの出力が発生したタイミングにおける前記回転量センサの出力値を前記特定位置センサ値として読み込むことを特徴とする。

また、第１０の発明は、第１乃至第９の発明の何れかにおいて、
前記学習値と、前記読み込み手段により新たに読み込まれた前記特定位置センサ値との偏差が、所定の正常範囲にあるか否かによって前記可変作用角機構の異常の有無を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、制御軸が特定位置に来たことが位置センサにより検出されたタイミングで回転量センサの出力値を読み込んで得られる特定位置センサ値を学習することにより、学習値を取得することができる。これにより、可変作用角機構の部品交差や組み付け交差、あるいは経年変化等による、位置センサの出力発生位置のばらつきを吸収することができる。よって、可変作用角機構の異常判定を高精度に行うことができる。更に、第１の発明によれば、上記学習値の適切性を判定することができる。このため、可変作用角機構の異常判定を特に高い精度で行うことができ、誤判定を確実に防止することができる。

第２の発明によれば、学習値と、新たに読み込まれた特定位置センサ値との偏差を、全設計公差幅と比較することにより、学習値の適切性を判定することができる。学習値に異常がなければ、上記偏差は、全設計公差幅を超えることはない。このため、上記偏差を、全設計公差幅と比較することにより、学習値が異常値であるかどうかを精度良く判定することができる。

第３の発明によれば、学習値が異常値であると判定された場合に学習値を修正することができる。このため、誤判定を抑制することができる。

第４の発明によれば、学習値が異常値であると判定された場合に、当該学習値を、全設計公差幅の分だけ、新たに読み込まれた特定位置センサ値側にシフトした値を、修正後の学習値とすることができる。これにより、誤判定をより確実に抑制することができる。

第５の発明によれば、位置センサが取り外された履歴があるか否かを判定することができる。位置センサが取り外されて再組み付けされた後は、位置センサの出力が発生する位置が変化する。このため、従前の学習値を用いて異常判定を行うと、誤判定し易い。第５の発明によれば、位置センサが取り外された履歴があるか否かを判定することができるので、誤判定を確実に回避することができる。

第６の発明によれば、学習値と新たに読み込まれた特定位置センサ値との偏差が、全設計公差幅より小さく、且つ、全設計公差幅より小さい組み替え判定値より大きい場合に、位置センサが取り外された履歴があると判定することができる。これにより、位置センサが取り外された履歴があるか否かを高精度に判定することができる。

第７の発明によれば、位置センサが取り外された履歴があると判定された場合には、再学習を実行することができる。これにより、位置センサが取り外されて再組み付けされた場合であっても、再度学習を実行することにより、適切な学習値を取得することができるので、可変作用角機構の異常判定を高精度に行うことができる。

第８の発明によれば、学習値が正常であると判定された場合には、当該学習値と、新たに読み込まれた特定位置センサ値とを平均化処理した値を新たな学習値とすることができる。これにより、過去複数回の学習で検出された特定位置センサ値の平均値を学習値とすることができる。このため、学習値の精度を向上することができ、可変作用角機構の異常判定をより高い精度で行うことができる。

第９の発明によれば、アクチュエータの回転量に応じて連続的に変化する出力を発する回転量センサと、制御軸が特定位置に来たときに出力を発する位置センサとを用いて、可変作用角機構の異常の有無を高精度に判定することができる。また、特定の制御軸位置で出力を発する位置センサは安価であるので、製造コストを低減することができる。

第１０の発明によれば、可変作用角機構の異常の有無を高精度に判定することができる。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、図示しない内燃機関（以下、「エンジン」と言う）の吸気弁１０の作用角（以下、単に「作用角」とも言う）を連続的に可変とする可変作用角機構１２を備えている。

可変作用角機構１２は、制御軸１４と、この制御軸１４を軸方向に直進移動させる制御軸駆動装置１６とを有している。制御軸駆動装置１６には、アクチュエータとしてのモータと、このモータの回転運動を直進運動に変換する運動変換機構（例えば螺旋カム等）とが内蔵されている。制御軸１４と、制御軸駆動装置１６の出力軸１６Ａとは、締結部材１８を介して連結されている。

制御軸１４の途中には、ローラーアーム２０と、このローラーアーム２０を挟んで両側に位置する一対の揺動カム２２とが設けられている。ローラーアーム２０のローラーには、図示しない吸気カム軸のカムが当接している。その吸気カム軸が回転すると、ローラーアーム２０が揺動する。揺動カム２２は、ローラーアーム２０と共に揺動する。揺動カム２２と吸気弁１０との間には、ロッカーアーム２４が配置されている。揺動カム２２は、ロッカーアーム２４に設けられたローラーに当接している。揺動カム２２が揺動すると、ロッカーアーム２４が揺動して、ロッカーアーム２４が吸気弁１０を押圧することにより、吸気弁１０がリフト（開弁）する。

ローラーアーム２０および揺動カム２２の内周部には、互いに逆方向の螺旋状をなすヘリカルスプラインが形成されている。また、ローラーアーム２０および揺動カム２２の内側には、上記ヘリカルスプラインと噛み合うスライダギヤ（図示せず）が設置されている。このスライダギヤは、制御軸１４と共に軸方向に移動する。制御軸１４を軸方向に移動させると、上記ヘリカルスプラインとスライダギヤとの作用により、ローラーアーム２０と揺動カム２２との相対角度が変化する。その結果、吸気カム軸の回転に伴う揺動カム２２の揺動範囲が変化することにより、吸気弁１０のリフト量および作用角が変化する。

このようにして、可変作用角機構１２では、制御軸駆動装置１６によって制御軸１４を一方向（例えば図１中の左方向）に移動させることにより吸気弁１０の作用角を連続的に縮小させることができ、制御軸１４をそれとは逆の方向（例えば図１中の右方向）に移動させることにより吸気弁１０の作用角を連続的に拡大させることができる。なお、このような可変作用角機構１２の詳細な構造は、例えば特開２００１−２６３０１５号公報に記載されており、公知であるので、本明細書ではこれ以上の説明を省略する。

制御軸駆動装置１６の近傍には、制御軸駆動装置１６のモータの回転量を検出する回転量センサ２６が設置されている。また、制御軸１４の近傍には、制御軸１４の位置を検出する位置センサ２８が設置されている。本実施形態の位置センサ２８は、制御軸１４に設けられたターゲット３０の位置を非接触で検出するように構成されている。制御軸駆動装置１６のモータと、回転量センサ２６と、位置センサ２８とは、それぞれ、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０に電気的に接続されている。また、ＥＣＵ５０には、エンジンの吸気通路に設置されたスロットル弁３２が電気的に接続されている。

図２は、位置センサ２８を拡大して示す図である。図３は、吸気弁１０の実作用角と、回転量センサ２６および位置センサ２８の出力との関係を示す図である。図２に示すように、本実施形態における位置センサ２８には、例えばホール素子などの三つのセンサ素子２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが内蔵されている。

位置センサ２８の下をターゲット３０が移動するときの各センサ素子２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの出力波形に対して所定の信号処理を施すことにより、図３の中段に示すように、三つのエッジ出力が得られる。このようにして、位置センサ２８は、ターゲット３０が特定の位置に来たときにエッジ出力を発する。図３の中段のエッジ出力に対して更に信号処理を施すことにより、図３の上段に示すような階段状の出力が得られる。この階段状の出力によれば、位置センサ２８からエッジ出力が発生したときに、そのエッジ出力がNo.１〜３のうちの何れであるかを判別することができる。

一方、回転量センサ２６は、制御軸駆動装置１６のモータの回転量に比例した連続的な（リニアな）出力を発する。吸気弁１０の実作用角の変化は、制御軸駆動装置１６のモータの回転量に比例する。よって、図３の下段に示すように、回転量センサ２６の出力値は、吸気弁１０の実作用角の変化に伴って、連続的に（リニアに）変化する。すなわち、回転量センサ２６の出力値（電圧値）と、吸気弁１０の作用角の値とは、１対１に対応する。以下の説明において、回転量センサ２６の出力値とは、吸気弁１０の実作用角を表すものとする。

可変作用角機構１２を備えたエンジンでは、吸気弁１０の作用角を変化させることにより、スロットル弁３２によらずに、吸入空気量を制御することができる。この場合、ＥＣＵ５０は、吸入空気量を制御するため、エンジンの運転状態に応じて、吸気弁１０の目標作用角を設定する。そして、ＥＣＵ５０は、回転量センサ２６の出力に基づいて吸気弁１０の実作用角を把握し、その実作用角が目標作用角に一致するように、制御軸駆動装置１６を制御する。

図３に示すように、位置センサ２８は、ターゲット３０が所定の位置に来たとき（制御軸１４が特定位置に来たとき）にエッジ出力を発する。よって、位置センサ２８がエッジ出力を発するときの吸気弁１０の作用角は決まっている。そこで、本実施形態では、回転量センサ２６の出力と、位置センサ２８の出力との相対関係に基づいて、制御軸１４がＥＣＵ５０の指令値通りに動いているか否かを判定することとした。すなわち、可変作用角機構１２が正常であるときに位置センサ２８からエッジ出力が発せられるべき制御軸１４の位置における作用角の値（以下、「基準作用角」と称する）を予めＥＣＵ５０に記憶しておく。そして、エッジ出力が発生したときの作用角を回転量センサ２６から読み込み、予め記憶された基準作用角と比較する。その両者の偏差が、所定の判定値以下である場合には、制御軸１４はＥＣＵ５０の指令値通りに正常に動いていると判断することができる。よって、この場合には、可変作用角機構１２は正常であると判定することができる。これに対し、上記偏差が上記判定値より大きい場合には、制御軸１４の実際の位置と、ＥＣＵ５０の指令値との間に差異（ずれ）が生じていると判断できる。よって、この場合には、可変作用角機構１２に異常が生じていると判定することができる。

上記基準作用角の値は、各構成部品の設計値に基づいて算出することも可能である。しかしながら、現実には、部品公差などの影響により、位置センサ２８から実際にエッジ出力が発せられるときの作用角には、個体毎のばらつきが生ずる。

そこで、本実施形態では、学習を行うことによって基準作用角を求めることとした。すなわち、可変作用角機構１２が正常な状態のときに実際に制御軸１４を動かして作用角を変化させた上で、位置センサ２８からのエッジ出力を検出し、エッジ出力が発生したときの作用角値を読み込むことにより、基準作用角の学習値を求めることとした。このような基準作用角の学習値（以下、単に「学習値」と言う場合もある）を用いて異常判定を行うことにより、上述したような各種の公差に起因する、個体によるばらつきを吸収することができるので、高精度な異常判定を行うことができる。

図４は、学習履歴がない場合の異常判定方法を説明するための図である。同図に示すように、エッジ出力発生タイミングにおいて読み込まれた作用角値と、基準作用角の設計値との偏差が所定の正常範囲内にある場合には正常と判定し、上記偏差が上記正常範囲外にある場合には異常と判定する。学習履歴がない場合には、正常範囲の幅は、全設計公差幅とされる。本実施形態において、全設計公差幅は、次式で定義される。
全設計公差幅＝部品公差＋経年変化誤差＋センサ計測誤差＋ソフトウェア処理誤差

部品公差とは、可変作用角機構１２の各構成部品や位置センサ２８が取り付けられる部品（例えばシリンダヘッドカバー）の設計公差、各部品の組み付け公差、位置センサ２８の出力特性の公差などの影響によって、位置センサ２８のエッジ出力が発生する作用角が個体毎に異なる分の誤差である。この部品公差は、設計値に基づいて予め算出される所定値である。また、経年変化誤差とは、可変作用角機構１２や制御軸駆動装置１６の各機構部品の摩耗などの影響によって、エッジ出力が発生する作用角が経年変化する分の誤差である。この経年変化誤差は、新車時からの経過期間または走行距離が長くなるほど大きくなるように、所定の算出式に従ってＥＣＵ５０によって算出される。

一方、センサ計測誤差およびソフトウェア処理誤差は、エッジ出力発生タイミングにおいて作用角値をＥＣＵ５０が読み込む際に発生し得る誤差である。このうち、センサ計測誤差とは、回転量センサ２６および位置センサ２８の計測誤差であり、回転量センサ２６および位置センサ２８の仕様に基づいて予め算出される所定値である。ソフトウェア処理誤差とは、回転量センサ２６の出力をＡ−Ｄ変換する際の誤差など、ソフトウェア処理上で発生し得る誤差であり、ソフトウェア処理方法に基づいて予め算出される所定値である。

可変作用角機構１２に異常がない場合であっても、エッジ出力発生タイミングにおいて読み込まれた作用角値と、基準作用角の設計値との間には、最大で、上記全設計公差幅と同じ大きさの誤差が生じ得る。そこで、学習履歴のない場合には、可変作用角機構１２が正常であるにもかかわらず異常と誤判定されることを防止するため、全設計公差幅を正常範囲の幅とする必要がある。

図５は、学習履歴がある場合（基準作用角の学習値が既に取得されている）の異常判定方法を説明するための図である。この場合には、エッジ出力発生タイミングにおいて読み込まれた作用角値と、学習値との偏差が所定の正常範囲内にある場合には正常と判定し、上記偏差が上記正常範囲外にある場合には異常と判定する。学習値がある場合には、部品公差や経年変化誤差の影響を吸収することができる。このため、正常範囲の幅を全設計公差幅よりも小さくすることができる。従って、可変作用角機構１２の異常判定をより高い精度で行うことができる。

ただし、学習値を用いて可変作用角機構１２の異常判定を行う場合に、判定精度を確保するためには、学習値が適切な値であることが重要である。しかしながら、何らかの理由により、学習値が不適切なものとなる場合がある。例えば、部品交換や修理作業によって、位置センサ２８が一旦取り外された後に再組み付けされた場合には、部品交差や組み付け交差の範囲内で、位置センサ２８の位置が変化する。また、位置センサ２８がユーザーによって容易に取り外し可能な場所に設けられている場合には、ユーザーが位置センサ２８を取り外して組み付け直すことが考えられる。また、位置センサ２８が取り付けられた部材（例えばシリンダヘッドカバー）が取り外されて再組み付けされた場合も同様である。これらの場合には、位置センサ２８の位置が変化するので、エッジ出力の発生位置も変化する。このため、それまでの学習値を用いて可変作用角機構１２の異常判定を行うと、誤判定をし易い。そこで、本実施形態では、可変作用角機構１２の異常判定を行うのに先立って、学習値が適切な値であるか否かを判定することとした。

また、本実施形態では、学習を定期的に（本実施形態では、始動毎に）実行することにより、学習精度を更に向上させることとした。

［実施の形態１における具体的処理］
図６は、本実施形態において、基準作用角を学習するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。

図６に示すルーチンによれば、まず、位置センサ２８からエッジ出力が発せられたか否かが判別される（ステップ１００）。このステップ１００で、エッジ出力が発生していない場合には、今回のルーチンの実行がそのまま終了される。一方、上記ステップ１００で、エッジ出力が発生したと判別された場合には、回転量センサ２６の出力値が読み込まれる（ステップ１０２）。このステップ１０２で読み込まれた回転量センサ値（作用角）を以下θ₁とする。

上記ステップ１０２の処理に続いて、今回のトリップ（本実施形態では、エンジン始動から停止までを１トリップとする）における学習が完了しているか否かが判別される（ステップ１０４）。このステップ１０４で、学習が完了していると判別された場合には、可変作用角機構１２の異常判定を実行するべく、異常判定要求がオンされる（ステップ１０６）。

一方、上記ステップ１０４で、学習が未完了であると判別された場合には、次に、前回算出された学習値θ₂が読み込まれる（ステップ１０８）。なお、前回の学習値がない場合（最初に学習を行う場合）には、上記ステップ１０２で読み込まれた回転量センサ値が前回の学習値とされるものとする。

上記ステップ１０８の処理に続いて、上記ステップ１０２で読み込まれた、エッジ出力発生タイミングにおける回転量センサ値θ₁と、前回の学習値θ₂との偏差の絶対値|θ₁−θ₂|が、前述した全設計公差幅以下であるか否かが判別される（ステップ１１０）。前回の学習値θ₂が適切な値である場合には、位置センサ２８の取り外しと再組み付けが行われた場合であっても、上記偏差|θ₁−θ₂|が全設計公差幅を超えることはない。このため、上記ステップ１１０で、偏差|θ₁−θ₂|が全設計公差幅を超えていると判別された場合には、前回の学習値θ₂は異常値であり、使用すべきでないと判断することができる。そこで、この場合には、異常が生じていることをユーザー等に報知するべく、異常の発生が記憶される（ステップ１１２）。続いて、上記不適切な学習値を修正する処理が実施される（ステップ１１４）。このステップ１１４では、前回の学習値θ₂を、上記ステップ１０２で読み込まれたθ₁に近づく側に、全設計公差幅の分だけシフトした値が、新たな学習値（今回の学習値）として記憶される。このような処理によれば、学習値が異常値である場合に、学習値を簡易的に修正することができるので、可変作用角機構１２の異常判定において誤判定を抑制することができる。

これに対し、上記ステップ１１０において、偏差|θ₁−θ₂|が全設計公差幅以下であると判別された場合には、次に、偏差|θ₁−θ₂|が組み替え判定値以下であるか否かが判別される（ステップ１１６）。本実施形態において、組み替え判定値は、次式で定義される。
組み替え判定値＝センサ計測誤差＋ソフトウェア処理誤差

センサ計測誤差およびソフトウェア処理誤差は、上記ステップ１０２で回転量センサ値を読み込む際に生じ得る誤差であり、学習値が適切である場合にも生じ得る誤差である。よって、上記ステップ１１６で、偏差|θ₁−θ₂|が上記組み替え判定値以下に収まっている場合には、前回の学習値θ₂は、適切な値であると判断できる。本実施形態では、この場合には、前回の学習値θ₂と、上記ステップ１０２で読み込まれた回転量センサ値θ₁とをなまし処理（平均化処理）することにより、新たな学習値を算出することとした（ステップ１１８）。図７は、ステップ１１８のなまし処理を説明するための図である。図７中、「ａ」は偏差（θ₁−θ₂）を示し、「ｎ」は所定の自然数を表す。この図に示すように、ステップ１１８のなまし処理においては、前回の学習値θ₂に、ａ／ｎを加算した値が新たな学習値となるように、学習値の更新が行われる。このようななまし処理によれば、過去複数回の学習で検出された回転量センサ値θ₁の平均値を学習値とすることができる。このため、学習値の精度を向上することができ、可変作用角機構１２の異常判定をより高い精度で行うことができる。

一方、上記ステップ１１６で、偏差|θ₁−θ₂|が組み替え判定値を超えている場合には、偏差|θ₁−θ₂|は、全設計公差幅以下であり、且つ、組み替え判定値より大きいと判断できる。このような大きさの偏差|θ₁−θ₂|が発生した理由は、位置センサ２８の取り外しと再組み付けにより、位置センサ２８の位置が変化したためであると判断できる。位置センサ２８の位置が変化した場合には、前回の学習値θ₂は不適切であるので、学習をやり直すことが必要となる。図８は、偏差|θ₁−θ₂|が組み替え判定値を超えている場合の学習値更新方法を示す図である。図８に示すように、上記ステップ１１６で、偏差|θ₁−θ₂|が組み替え判定値を超えている場合には、上記ステップ１０２で読み込まれた回転量センサ値θ₁が新たな学習値となるように、学習値の更新が行われる（ステップ１２０）。これにより、前回の学習値θ₂が消去されるので、学習をやり直す（再学習する）ことができる。このような処理により、本実施形態では、位置センサ２８の取り外しと再組み付けが行われたことによって位置センサ２８の取り付け位置が変化した場合であっても、可変作用角機構１２の異常判定において誤判定が生ずることを確実に防止することができる。

上記ステップ１１４，１１８または１２０の処理が終了すると、学習が完了したことが記憶され（ステップ１２２）、本ルーチンの実行が終了される。

図９は、本実施形態において、可変作用角機構１２の異常を判定する際にＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図９に示すルーチンによれば、まず、異常判定要求があるか否かが判別される（ステップ１３０）。図６のルーチンのステップ１０６で述べたように、基準作用角の学習が完了すると、異常判定要求がオンされる。異常判定要求がオンされている場合には、上記ステップ１３０において、異常判定要求があると判別される。

異常判定要求があると判別された場合には、次に、エッジ出力発生タイミングにおける作用角θ₁が読み込まれる（ステップ１３２）。このθ₁は、前述した図６のルーチンのステップ１０２の処理によって読み込まれる値である。次いで、今回のトリップの学習値θ₃が読み込まれる。今回の学習値θ₃は、前述した図６のルーチンのステップ１１４，１１８または１２０の処理によって算出された値である。続いて、正常範囲が算出される（ステップ１３６）。このステップ１３６においては、上記学習値θ₃から所定の判定値を減算することにより正常範囲の下限値αが算出され、上記学習値θ₃に所定の判定値を加算することにより正常範囲の上限値βが算出される（図５参照）。

次いで、エッジ出力発生タイミングにおける作用角θ₁が、上記ステップ１３６で算出された正常範囲内にあるか否かが判別される（ステップ１３８）。すなわち、次式が成り立つか否かが判別される。
α≦θ₁≦β ・・・（１）

上記ステップ１３８で、上記（１）式が成り立つと判別された場合には、吸気弁１０の実作用角と、ＥＣＵ５０の指令値（制御目標値）との間に、有意なずれはないと判断できる。そこで、この場合には、可変作用角機構１２は正常であると判定される（ステップ１４０）。これに対し、上記（１）式が成り立たないと判別された場合には、吸気弁１０の実作用角と、ＥＣＵ５０の指令値との間に有意なずれが生じていると判断できる。そこで、この場合には、可変作用角機構１２に異常が発生していると判定される（ステップ１４２）。

上記ステップ１４０または１４２の処理に続いて、異常判定要求がオフされる（ステップ１４４）。以上により、今回のトリップにおける異常判定が終了する。

上述した図９に示すルーチンでは、学習が完了し、異常判定要求がオンになっている場合にのみ異常判定を実行するようにしているが、本発明では、学習が完了するまでの間においても異常判定を実行するようにしてもよい。学習未完了の場合には、前述した図４に示すように、基準作用角の設計値と、全設計公差幅とを用いて、異常判定を実行すればよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、可変作用角機構１２の異常判定の際に参照する基準作用角を、学習によって求めることができる。このため、部品公差や経年変化などによるエッジ出力発生位置のばらつきを吸収することができるので、異常判定を高精度に行うことができる。更に、本実施形態によれば、異常判定の実行に先立って、学習値が適切な値であるかどうかを確認することができる。このため、異常判定をより高い精度で実行することができる。

なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００および１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「読み込み手段」が、上記ステップ１０８〜１２２の処理を実行することにより前記第１の発明における「学習手段」が、上記ステップ１１０および１１６の処理を実行することにより前記第１の発明における「学習値判定手段」が、上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記第３および第４の発明における「学習値修正手段」が、上記ステップ１１６の処理を実行することにより前記第５の発明における「組み替え判定手段」が、上記ステップ１１８の処理を実行することにより前記第８の発明における「平均化手段」が、図９に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１０の発明における「異常判定手段」が、それぞれ実現されている。

また、以上説明した本実施形態においては、制御軸１４がその軸方向に直進移動するものとして説明したが、本発明は、制御軸１４が回転し、その回転位置に応じて吸気弁１０の作用角を変化させるように構成されている可変作用角機構にも適用可能である。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 位置センサを拡大して示す図である。 吸気弁の実作用角と、回転量センサおよび位置センサの出力との関係を示す図である。 学習履歴がない場合の異常判定方法を説明するための図である。 学習履歴がある場合の異常判定方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 なまし処理を説明するための図である。 偏差が組み替え判定値を超えている場合の学習値更新方法を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 吸気弁
１２ 可変作用角機構
１４ 制御軸
１６ 制御軸駆動装置
１６Ａ 出力軸
１８ 締結部材
２０ ローラーアーム
２２ 揺動カム
２４ ロッカーアーム
２６ 回転量センサ
２８ 位置センサ
３０ ターゲット
３２ スロットル弁
５０ ＥＣＵ

Claims (9)

1. 制御軸と、該制御軸を動かすためのアクチュエータとを有し、前記制御軸を所定方向に動かした場合には内燃機関の気筒に設けられた弁の作用角を拡大させ、前記制御軸を前記所定方向と逆の方向に動かした場合には前記作用角を縮小させる可変作用角機構と、
   前記アクチュエータの回転量を検出する回転量センサと、
   前記制御軸の位置を検出する位置センサと、
   前記制御軸が特定位置に来たことが前記位置センサにより検出されたタイミングで、前記回転量センサの出力値を特定位置センサ値として読み込む読み込み手段と、
   前記特定位置センサ値を学習し、学習値を取得する学習手段と、
   を備え、
   前記学習手段は、前記学習値の適切性を判定する学習値判定手段を含み、
   前記学習値判定手段は、前記学習値と、前記読み込み手段により新たに読み込まれた特定位置センサ値との偏差を、所定の全設計公差幅と比較することにより、前記学習値の適切性を判定することを特徴とする可変作用角機構の異常判定装置。
2. 制御軸と、該制御軸を動かすためのアクチュエータとを有し、前記制御軸を所定方向に動かした場合には内燃機関の気筒に設けられた弁の作用角を拡大させ、前記制御軸を前記所定方向と逆の方向に動かした場合には前記作用角を縮小させる可変作用角機構と、
   前記アクチュエータの回転量を検出する回転量センサと、
   前記制御軸の位置を検出する位置センサと、
   前記制御軸が特定位置に来たことが前記位置センサにより検出されたタイミングで、前記回転量センサの出力値を特定位置センサ値として読み込む読み込み手段と、
   前記特定位置センサ値を学習し、学習値を取得する学習手段と、
   を備え、
   前記学習手段は、
   前記学習値の適切性を判定する学習値判定手段と、
   前記学習値判定手段により学習値が異常値であると判定された場合に学習値を修正する学習値修正手段と、
   を含むことを特徴とする可変作用角機構の異常判定装置。
3. 制御軸と、該制御軸を動かすためのアクチュエータとを有し、前記制御軸を所定方向に動かした場合には内燃機関の気筒に設けられた弁の作用角を拡大させ、前記制御軸を前記所定方向と逆の方向に動かした場合には前記作用角を縮小させる可変作用角機構と、
   前記アクチュエータの回転量を検出する回転量センサと、
   前記制御軸の位置を検出する位置センサと、
   前記制御軸が特定位置に来たことが前記位置センサにより検出されたタイミングで、前記回転量センサの出力値を特定位置センサ値として読み込む読み込み手段と、
   前記特定位置センサ値を学習し、学習値を取得する学習手段と、
   を備え、
   前記学習手段は、
   前記学習値の適切性を判定する学習値判定手段と、
   前記学習値判定手段により学習値が異常値であると判定された場合に、当該学習値を、前記全設計公差幅の分だけ、前記新たに読み込まれた特定位置センサ値側にシフトした値を、修正後の学習値とする学習値修正手段と、
   を含むことを特徴とする可変作用角機構の異常判定装置。
4. 制御軸と、該制御軸を動かすためのアクチュエータとを有し、前記制御軸を所定方向に動かした場合には内燃機関の気筒に設けられた弁の作用角を拡大させ、前記制御軸を前記所定方向と逆の方向に動かした場合には前記作用角を縮小させる可変作用角機構と、
   前記アクチュエータの回転量を検出する回転量センサと、
   前記制御軸の位置を検出する位置センサと、
   前記制御軸が特定位置に来たことが前記位置センサにより検出されたタイミングで、前記回転量センサの出力値を特定位置センサ値として読み込む読み込み手段と、
   前記特定位置センサ値を学習し、学習値を取得する学習手段と、
   を備え、
   前記学習手段は、
   前記学習値の適切性を判定する学習値判定手段と、
   前記位置センサが取り外された履歴があるか否かを判定する組み替え判定手段と、
   を含むことを特徴とする可変作用角機構の異常判定装置。
5. 前記組み替え判定手段は、前記学習値と、前記読み込み手段により新たに読み込まれた特定位置センサ値との偏差が、所定の全設計公差幅より小さく、且つ、前記全設計公差幅より小さい所定の組み替え判定値より大きい場合に、前記位置センサが取り外された履歴があると判定することを特徴とする請求項４記載の可変作用角機構の異常判定装置。
6. 前記位置センサが取り外された履歴があると判定された場合には、前記学習手段は、前記特定位置センサ値を再学習することを特徴とする請求項４または５記載の可変作用角機構の異常判定装置。
7. 制御軸と、該制御軸を動かすためのアクチュエータとを有し、前記制御軸を所定方向に動かした場合には内燃機関の気筒に設けられた弁の作用角を拡大させ、前記制御軸を前記所定方向と逆の方向に動かした場合には前記作用角を縮小させる可変作用角機構と、
   前記アクチュエータの回転量を検出する回転量センサと、
   前記制御軸の位置を検出する位置センサと、
   前記制御軸が特定位置に来たことが前記位置センサにより検出されたタイミングで、前記回転量センサの出力値を特定位置センサ値として読み込む読み込み手段と、
   前記特定位置センサ値を学習し、学習値を取得する学習手段と、
   を備え、
   前記学習手段は、
   前記学習値の適切性を判定する学習値判定手段と、
   前記学習値が正常であると判定された場合には、当該学習値と、前記読み込み手段により新たに読み込まれた特定位置センサ値とを平均化処理した値を新たな学習値とする平均化手段と、
   を含むことを特徴とする可変作用角機構の異常判定装置。
8. 制御軸と、該制御軸を動かすためのアクチュエータとを有し、前記制御軸を所定方向に動かした場合には内燃機関の気筒に設けられた弁の作用角を拡大させ、前記制御軸を前記所定方向と逆の方向に動かした場合には前記作用角を縮小させる可変作用角機構と、
   前記アクチュエータの回転量を検出する回転量センサと、
   前記制御軸の位置を検出する位置センサと、
   前記制御軸が特定位置に来たことが前記位置センサにより検出されたタイミングで、前記回転量センサの出力値を特定位置センサ値として読み込む読み込み手段と、
   前記特定位置センサ値を学習し、学習値を取得する学習手段と、
   を備え、
   前記学習手段は、前記学習値の適切性を判定する学習値判定手段を含み、
   前記回転量センサは、前記アクチュエータの回転量に応じて連続的に変化する出力を発し、
   前記位置センサは、前記制御軸が特定位置に来たときに出力を発し、
   前記読み込み手段は、前記位置センサの出力が発生したタイミングにおける前記回転量センサの出力値を前記特定位置センサ値として読み込むことを特徴とする可変作用角機構の異常判定装置。
9. 制御軸と、該制御軸を動かすためのアクチュエータとを有し、前記制御軸を所定方向に動かした場合には内燃機関の気筒に設けられた弁の作用角を拡大させ、前記制御軸を前記所定方向と逆の方向に動かした場合には前記作用角を縮小させる可変作用角機構と、
   前記アクチュエータの回転量を検出する回転量センサと、
   前記制御軸の位置を検出する位置センサと、
   前記制御軸が特定位置に来たことが前記位置センサにより検出されたタイミングで、前記回転量センサの出力値を特定位置センサ値として読み込む読み込み手段と、
   前記特定位置センサ値を学習し、学習値を取得する学習手段と、
   前記学習値と、前記読み込み手段により新たに読み込まれた前記特定位置センサ値との偏差が、所定の正常範囲にあるか否かによって前記可変作用角機構の異常の有無を判定する異常判定手段と、
   を備え、
   前記学習手段は、前記学習値の適切性を判定する学習値判定手段を含むことを特徴とする可変作用角機構の異常判定装置。

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